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1、会计学1离网风力发电离网风力发电(fdin)系统系统第一页，共52页。第1页/共52页第二页，共52页。第2页/共52页第三页，共52页。几种型号(xngho)机组的技术参数 产品型号发电机额定转速r/min风轮直径m叶片数风轮中心高m启动风速m/s额定风速m/s停机风速m/s额定功率W额定电压V配套发电机重量kgFD2-100400225361810028铁氧体永磁交流发电机80FD24-150450226374015028100FD2.1-2004502.137382520028150FD2.5-3004402.537382530042175FD3-500337382550042钕铁珊永磁
2、交流发电机185FD4-1K4393825100056285FD5.4-2k5.439482520001101500FD6.6-3K6.631048203000110电刷爪级1500FD7-5k721249405000220电容励磁异步发电机2500FD7-10K14507212411.560100002203000第3页/共52页第四页，共52页。用于户用供电用于户用供电(n din)的离网风力发电机组的离网风力发电机组 离网型户用风力发电机组是指10kW以下独立运行的、用蓄电池储能的小型风力发电机组。 截至2004 年底, 我国离网型户用风力发电机组累计产量(chnling)达293153
3、 台, 总装机容量为89524.2kW, 预计年发电量约9246万千瓦时。其中,2004年小型风力发电机组总产量(chnling)24756 台, 装机容量为11300kW。所生产的小型风力发电机组, 除满足国内用户需要外, 还出口到欧洲、美洲、东南亚等23个国家和地区。其保有量、年产量(chnling)和生产能力均列世界之首。 第4页/共52页第五页，共52页。也可以分为直流、交流也可以分为直流、交流(jioli)系统系统一、直流系统一、直流系统 独立运行的直流风力(fngl)发电系统 第5页/共52页第六页，共52页。交流发电机向直流负载(fzi)供电 交流(jioli)发电机向交流(ji
4、oli)负载供电 第6页/共52页第七页，共52页。小型风力发电机示意图 1-风轮(fn ln) 2- 发电机 3-回转体 4-调速机构5-调向机构 6-手刹车机构7-塔架8-逆变器9-蓄电池第7页/共52页第八页，共52页。 叶片与风轮(fn ln) 风轮(fn ln)一般由23 个叶片和叶柄、轮毂及风轮(fn ln)轴等组成。图风轮(fnln)的基本结构1-叶片2-叶柄3-轮毂4-风轮(fnln)轴第8页/共52页第九页，共52页。目前我国的风力发电机的叶片(ypin)绝大多数是实心玻璃钢(FRP)，极少数是木质FRP蒙皮结构和木材外粘环氧玻璃。叶片(ypin)横截面形状有3种：平板型、弧
5、板型和流线型。第9页/共52页第十页，共52页。 按照传统的观点，叶片表面应是愈光滑愈好，但是最新的研究发现，在叶片表面某部位，增加局部粗糙度，可以提高叶片的升阻比。在翼型下表面后缘贴粗糙带，增加了翼型的环量和翼型的升阻比，因而提高了叶片的效率(xio l)。风力机还可以通过叶片上加襟翼来增加功率第10页/共52页第十一页，共52页。二、调速装置二、调速装置(zhungzh)可变桨距调速装置： 下图是美国MOD-0 型大型(dxng)风力发电机变桨距调速装置 第11页/共52页第十二页，共52页。侧翼侧翼(cy)装置装置 第12页/共52页第十三页，共52页。偏心偏心(pinxn)装置（装置（
6、1）第13页/共52页第十四页，共52页。偏心偏心(pinxn)装置（装置（2）第14页/共52页第十五页，共52页。调向装置调向装置(zhungzh) 尾舵舵轮(duln)对风装置 第15页/共52页第十六页，共52页。四、发电机四、发电机直流发电机直流发电机 永磁发电机永磁发电机 同步交流发电机同步交流发电机 异步交流发电机。异步交流发电机。 五、塔架五、塔架塔架用于支撑发电机和调向机构等。因风速随离地面的高度增加而增加，塔架越高，风轮单位面积捕捉的风能越多，但造价、安装费等也随之加大。一般由塔管和塔架用于支撑发电机和调向机构等。因风速随离地面的高度增加而增加，塔架越高，风轮单位面积捕捉的
7、风能越多，但造价、安装费等也随之加大。一般由塔管和34根拉索组成根拉索组成, 高度高度6 m9 m。 六、蓄电池六、蓄电池多采用汽车用铅酸电瓶多采用汽车用铅酸电瓶, 近年来国内有些厂家也开发出了适用于风能太阳能应用的专用铅酸蓄电池，在以后章节详细介绍。近年来国内有些厂家也开发出了适用于风能太阳能应用的专用铅酸蓄电池，在以后章节详细介绍。 七、控制器和逆变器七、控制器和逆变器控制器的功能是控制和显示风力机对蓄电池的充电控制器的功能是控制和显示风力机对蓄电池的充电, 使其不至于过充放使其不至于过充放, 以保证正常使用和整个系统的可靠工作以保证正常使用和整个系统的可靠工作(gngzu)。逆变器是把直
8、流电。逆变器是把直流电(12V、24V、36V、48V)变成变成220V 交流电的装置。交流电的装置。 第16页/共52页第十七页，共52页。第三节第三节 互补发电互补发电(fdin)系统系统 31 风风光互补发电光互补发电(fdin)系统系统 主要特点:弥补独立风力发电和太阳能光伏发电系统的不足, 向电网提供(tgng)更加稳定的电能。(2) 充分利用空间, 实现地面和高空的合理利用。 (3) 共用一套送变电设备, 降低工程造价。(4) 同用一套经营管理人员, 提高工作效率, 降低运行成本。第17页/共52页第十八页，共52页。 风光互补发电系统至少由风机、太阳电池、蓄电池和用电负载(fzi
9、)四部分组成。系统中由风机、太阳电池和蓄电池联合为用电负载(fzi)供电。最简单的风-光互补发电系统如图所示 。第18页/共52页第十九页，共52页。第19页/共52页第二十页，共52页。第20页/共52页第二十一页，共52页。以上第21页/共52页第二十二页，共52页。蓄电池组容量蓄电池组容量(rngling)选择与计算选择与计算1、年能量、年能量(nngling)平衡法平衡法所谓年能量所谓年能量(nngling)平衡是通过分析风力发平衡是通过分析风力发电机组一年中的发电量与负荷耗电量之间的电能电机组一年中的发电量与负荷耗电量之间的电能平衡关系来确定蓄电池容量。平衡关系来确定蓄电池容量。第2
10、2页/共52页第二十三页，共52页。2、无效风时能量平衡法、无效风时能量平衡法无效风时是指当地风速小于风力发电机组无效风时是指当地风速小于风力发电机组(jz)发电发电运行的风速的时间。在无效风速时间，机组运行的风速的时间。在无效风速时间，机组(jz)不发电，负不发电，负荷只能依靠蓄能装置提供电能。一旦风力发电机组荷只能依靠蓄能装置提供电能。一旦风力发电机组(jz)运行运行风速确定，当地的无风小时数便可统计出来。采用无效风速风速确定，当地的无风小时数便可统计出来。采用无效风速小时数来小时数来 选择和选择和 计算蓄电池容量有两种方法。计算蓄电池容量有两种方法。连续最长无效风速小时计算法连续最长无效
11、风速小时计算法平均连续无效风速小时计算法平均连续无效风速小时计算法第23页/共52页第二十四页，共52页。3、风电盈亏平衡计算(j sun)法4、基本负荷连续供电保障小时计算(j sun)法第24页/共52页第二十五页，共52页。33 风风柴油互补发电柴油互补发电(fdin)系统系统 风力柴油联合(linh)发电系统的结构组成 风力柴油联合发电系统基本结构组成框图 第25页/共52页第二十六页，共52页。风力风力柴油机并联运行柴油机并联运行(ynxng)系统系统 第26页/共52页第二十七页，共52页。风力风力柴油发电柴油发电(fdin)交替运交替运行系统行系统 第27页/共52页第二十八页，
12、共52页。风力机风力机柴油机柴油机蓄电池联合蓄电池联合(linh)系统系统 第28页/共52页第二十九页，共52页。具有蓄电池及蓄能飞轮的风力柴油发电联合具有蓄电池及蓄能飞轮的风力柴油发电联合(linh)运行系运行系统统 第29页/共52页第三十页，共52页。多台风力发电机柴油发电机蓄电池联合多台风力发电机柴油发电机蓄电池联合(linh)发发电系统电系统 第30页/共52页第三十一页，共52页。蓄电池组介绍蓄电池组介绍(jisho) 22442422bbbbP OH SOPPSOH OPSO 铅酸蓄电池结构一般为：铅酸蓄电池结构一般为：极板极板极板用铅镍合金制成栅架做基板。极板用铅镍合金制成栅
13、架做基板。电解液电解液液体铅酸电池的极板就放在电解液中，这种电池液体铅酸电池的极板就放在电解液中，这种电池需水平放置使用。电解液还可以被吸附在超细玻璃纤维隔板中需水平放置使用。电解液还可以被吸附在超细玻璃纤维隔板中，在二氧化硅颗粒，在二氧化硅颗粒(kl)中或凝胶中，这类蓄电池倒置也不致漏中或凝胶中，这类蓄电池倒置也不致漏液，但价格较贵，一般为常规铅酸蓄电池的液，但价格较贵，一般为常规铅酸蓄电池的23倍。倍。隔板隔板为防止电极间短路，在阳极和阴极间常放置隔板，为防止电极间短路，在阳极和阴极间常放置隔板，隔板常用木质、微孔橡胶或超细玻璃纤维等制成。隔板常用木质、微孔橡胶或超细玻璃纤维等制成。第31
14、页/共52页第三十二页，共52页。蓄电池的容量：蓄电池的容量： 是其储存电荷的能力，用在一定条件是其储存电荷的能力，用在一定条件(tiojin)下，下，放电至终止电压的电流与时间的乘积表示放电至终止电压的电流与时间的乘积表示: Q=IT (Ah) 第32页/共52页第三十三页，共52页。影响蓄电池的容量影响蓄电池的容量(rngling)通常有以下几方面因素通常有以下几方面因素：放电率：放电电流放电率：放电电流(dinli)越大，活性物质的利用率越低，因而容量就越小，我们一般以越大，活性物质的利用率越低，因而容量就越小，我们一般以10小时放电率的容量作为蓄电池容量。小时放电率的容量作为蓄电池容量
15、。电解液温度：温度较高时，电解液中离子运动速度加快，渗透能力增强，电池内阻减小，电化学反应加快，因而电池容量增加。电解液温度：温度较高时，电解液中离子运动速度加快，渗透能力增强，电池内阻减小，电化学反应加快，因而电池容量增加。第33页/共52页第三十四页，共52页。太阳电池太阳电池(ti yn din ch)原理原理 太阳能电池由半导体晶片构成，多数具有一个大面积的结，当太阳光照射到太阳电池上时，结吸收光能后产生光生(un shn)电子、空穴对，在电池的内建电场作用下，光生(un shn)电子和空穴被分离，太阳电池的两端出现异号电荷的积累，即产生“光生(un shn)电压”，这就是所谓的光生(
16、un shn)伏特效应。这是太阳能电池应用的理论基础。 若在内建电场的两侧引出电极并接上负载，则在负载中就有“光生(un shn)电流”流过，从而获得功率输出。这样，太阳光能就直接变成了可使用的电能。第34页/共52页第三十五页，共52页。太阳电池太阳电池(ti yn din ch)特性特性 太阳电池(tiyndinch)的I-V特性第35页/共52页第三十六页，共52页。日照对太阳能电池日照对太阳能电池(dinch)的影响的影响 可以看出，短路电流线性地与日照强度成正比，而开路电压可以看出，短路电流线性地与日照强度成正比，而开路电压(diny)的变化很慢的变化很慢 第36页/共52页第三十七
17、页，共52页。不同日照下不同日照下P-V特性特性(txng)曲线曲线 第37页/共52页第三十八页，共52页。温度对太阳电池温度对太阳电池(ti yn din ch)的影响的影响 第38页/共52页第三十九页，共52页。为满足太阳电池的实际使用要求，须将若干单体电池按电性能分类进行(jnxng)串并联，经过封装后组合成可以独立作为电源使用的最小单元，这个独立的最小单元称为太阳电池组件太阳电池太阳电池(ti yn din ch)组件简介组件简介 第39页/共52页第四十页，共52页。对太阳电池组件的要求对太阳电池组件的要求:有一定的标称工作电压和输出功率有一定的标称工作电压和输出功率组件的寿命长
18、，而且组件的寿命长，而且(r qi)所用材料、零部件及其结所用材料、零部件及其结构的使用寿命一致，不会因部分损坏而造成整个组件失构的使用寿命一致，不会因部分损坏而造成整个组件失效效有良好的电绝缘性有良好的电绝缘性有足够的机械强度，能经受运输、安装和使用过程中的有足够的机械强度，能经受运输、安装和使用过程中的振动、冲击和其它应力振动、冲击和其它应力组合引起的效率损失小组合引起的效率损失小 成本较低成本较低 第40页/共52页第四十一页，共52页。单晶硅太阳电池组件(zjin)电性能随温度的变化第41页/共52页第四十二页，共52页。单晶硅太阳电池组件电性能随入射光强度(qingd)的变化第42页
19、/共52页第四十三页，共52页。第四节第四节 蓄能装置蓄能装置(zhungzh)一、蓄电池储能一、蓄电池储能:铅蓄电池电化学特性铅蓄电池电化学特性: 依据哥来德斯东和特利浦双硫酸化理论依据哥来德斯东和特利浦双硫酸化理论,铅酸电铅酸电池释放化学能的过程放电过程是负极进行池释放化学能的过程放电过程是负极进行(jnxng)氧化，正极进行氧化，正极进行(jnxng)还原的过程。电池补充化还原的过程。电池补充化学能充电过程的过程则是负极进行学能充电过程的过程则是负极进行(jnxng)还原，还原，正极进行正极进行(jnxng)氧化的过程。氧化的过程。 第43页/共52页第四十四页，共52页。蓄电池的工作特
20、性蓄电池的工作特性(txng) :1.蓄电池的容量蓄电池的容量 充电容量：充电容量： 式中，式中， 为充电电流，为充电电流， 为充电时间。为充电时间。 放电容量：放电容量： 式中，式中， 为充电电流，为充电电流， 为充电时间。为充电时间。0ctccQI dt cIct0dtddQI dt dIdt第44页/共52页第四十五页，共52页。2.蓄电池工作效率：蓄电池工作效率： 放电时能放出的全部电量放电时能放出的全部电量(dinling)与充电时与充电时充入的全部电量充入的全部电量(dinling)的百分比。的百分比。3.荷电状态（荷电状态（SOC）: 已充电量已充电量(dinling)与蓄电池额
21、定容量的比值与蓄电池额定容量的比值。第45页/共52页第四十六页，共52页。4.放电放电(fng din)深度深度(DOD): 蓄电池放电蓄电池放电(fng din)量与额定容量的比值。量与额定容量的比值。第46页/共52页第四十七页，共52页。蓄电池工作温度影响蓄电池工作温度影响(yngxing) :蓄电池寿命与温度(wnd)关系第47页/共52页第四十八页，共52页。铅蓄电池工作铅蓄电池工作(gngzu)状态状态 蓄电池具有三种主要的工作(gngzu)状态放电状态、充电状态和浮充状态蓄电池循环工作(gngzu)状态第48页/共52页第四十九页，共52页。抽水蓄能抽水蓄能: 在有条件的地区，
22、可以用风力发电的电能驱动水泵，在有条件的地区，可以用风力发电的电能驱动水泵，把低处河流中的水抽到山顶（高地把低处河流中的水抽到山顶（高地(god)）的水库中。）的水库中。当无风时，可以用水库中的水来发电供电。从目前技术当无风时，可以用水库中的水来发电供电。从目前技术情况看，其效率大约在情况看，其效率大约在7075%左右，即用左右，即用100度的风电度的风电抽水，再用水库中的水大约能发出抽水，再用水库中的水大约能发出7075度电。度电。 第49页/共52页第五十页，共52页。飞轮飞轮(filn)储能储能 ：20.5AJ 2122210.5 ()AJdJ 24GDJg 由此可知，要使物体(wt)具有大的转动动能，则一般有两种方法：增大质量或质量对转轴的距离；或者提高转动角速度第50页/共52页第五十一页，共52页。电解水制氢储能电解水制氢储能(ch nn) 用风力发电(fdin)提供的多余电能来电解水制氢和氧，并把氢、氧储存起来，需要时用氢和氧在燃料电池中发电(fdin)，以起到储存电能的目的。第51页/共52页第五十二页，共52页。